سخان الحث القوي DIY: 12 خطوة

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

تعتبر سخانات الحث بالتأكيد واحدة من أكثر الطرق فعالية لتسخين الأجسام المعدنية وخاصة المعادن الحديدية. أفضل جزء في هذا السخان التعريفي هو أنك لست بحاجة إلى الاتصال الجسدي بالجسم المراد تسخينه.

هناك الكثير من مجموعات السخان الحثي المتاحة عبر الإنترنت ، ولكن إذا كنت ترغب في تعلم أساسيات التسخين التعريفي وتريد أن تصنع واحدة تبدو وكأنها تعمل تمامًا مثل واحدة عالية الجودة ، فاستمر في الاطلاع على هذه التعليمات حيث سأوضح لك كيفية الاستقراء يعمل السخان وحيث يمكنك الحصول على المواد الخاصة بك لبناء واحدة تبدو وكأنها احترافية.

هيا بنا نبدأ…

الخطوة 1: المفهوم الكامن وراء التسخين التعريفي

هناك طرق متعددة لتسخين المعادن ، إحداها هي التسخين التعريفي. كما يشير اسم الطريقة ، يتم توليد الحرارة داخل المادة باستخدام الحث الكهربائي.

يحدث الحث الكهربائي داخل المادة حيث يتغير المجال المغناطيسي المحيط بها باستمرار مما يؤدي إلى تحريض التيارات الدوامة داخل المادة الموضوعة داخل الملف. وبالتالي تسبب التسخين الفوري والتأثير أكثر بروزًا في المعادن الحديدية نظرًا لاستجابتها العالية للقوى المغناطيسية.

يمكنك الحصول على نظرة عامة أكثر تفصيلاً على ويكيبيديا:

en.wikipedia.org/wiki/Induction_heating

الخطوة 2: لوحة الدوائر المطبوعة والمكونات

نظرًا لأنني سأستخدم بطارية / مصدر طاقة يمنحنا خرجًا يبلغ 12 فولت تيار مستمر غير كافٍ لإنتاج الحث لأن المجال المغناطيسي الناتج في ملف الحث بسبب التيار المباشر هو مجال مغناطيسي ثابت. لذا فإن المهمة هنا هي تحويل جهد التيار المستمر هذا إلى تيار متردد والذي سينتج بالتالي الحث.

لذلك صممت دائرة مذبذب تنتج خرج تيار متردد بموجة مربعة من تردد 20 كيلو هرتز تقريبًا. تستخدم الدائرة أربعة مراسلين IRF540 N-Channel لتبديل التيار بشكل متكرر في الاتجاه المتناوب. للتعامل مع كمية أكبر من التيارات بأمان ، استخدمت زوجًا من mosfets في كل قناة.

نظرًا لأننا سنتعامل مع كمية أكبر من التيارات ، فإن لوحة الأداء بالتأكيد ليست خيارًا موثوقًا به وبالطبع ليس خيارًا أنيقًا. لذلك قررت أن أختار خيارًا موثوقًا به كثيرًا وهو لوحة الدوائر المطبوعة. قد يبدو هذا خيارًا مكلفًا ولكن مع وضع هذه الفكرة في الاعتبار ، صادفت موقع JLCPCB.com

هؤلاء الرجال يقدمون ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي الجودة وبأسعار رائعة. لقد طلبت 10 مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور للسخان التعريفي ، وكطلب أول ، يقدم هؤلاء الرجال كل ذلك بدولارين فقط بما في ذلك تكلفة الشحن عند الباب.

الجودة ممتازة كما ترى في الصور. لذا تأكد من مراجعة موقع الويب الخاص بهم.

الخطوة 3: طلب PCB

عملية طلب PCB بسيطة للغاية. أولا عليك زيارة jlcpcb.com. للحصول على عرض أسعار فوري ، كل ما عليك فعله هو تحميل ملف Gerber الخاص بك لملفات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، ويمكنك الانتقال من خلال الخيار الموضح أدناه للحصول على عرض أسعار فوري.

لقد أضفت أيضًا ملف Gerber الخاص بـ PCB في هذه الخطوة ، لذا تأكد من التحقق منه.

الخطوة 4: الأجزاء التكميلية

لقد بدأت في تجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور بأجزاء مكملة صغيرة تتضمن مقاومات واثنين من الثنائيات.

R1 ، R2 مقاومات 10 كيلو. R3 و R4 مقاومات 220 أوم.

D1 و D2 عبارة عن صمامات ثنائية UF4007 (UF تعني Ultra Fast) ، لا تستبدلها بـ 1N4007 الثنائيات لأنها ستنفجر. D3 و D4 هما ثنائيات زينر 1N821.

تأكد من وضع المكون الصحيح في المكان المناسب وأيضًا ضع الثنائيات في الاتجاه الصحيح كما هو موضح في PCB.

الخطوة 5: الترانزستورات

من أجل التعامل مع كمية كبيرة من المصارف الحالية ، قررت استخدام N-Channel MOSFETs. لقد استخدمت زوجًا من IRF540N MOSFET على كل جانب. يتم حشو كل واحد منهم عند 100 Vds وما يصل إلى 33 أمبير من استنزاف التيار المستمر. نظرًا لأننا سنقوم بتشغيل هذا السخان الحثي باستخدام 15VDC ، فقد يبدو 100 Vds بمثابة قتل زائد ، ولكن في الواقع ليس لأن المسامير المتولدة أثناء التبديل عالي السرعة يمكن أن تقفز بسهولة إلى هذه الحدود. لذا من الأفضل أن تذهب مع نظام Vds أعلى.

لتبديد الحرارة الزائدة ، قمت بتوصيل أحواض حرارية من الألومنيوم بكل واحد منهم.

الخطوة السادسة: المكثفات

تلعب المكثفات دورًا مهمًا في الحفاظ على تردد خرج مرغوب فيه ، والذي يُقترح في حالة التسخين بالحث عند 20 كيلو هرتز تقريبًا. هذا التردد الناتج هو نتيجة الجمع بين الحث والسعة. لذا يمكنك استخدام حاسبة تردد LC لحساب المجموعة المرغوبة.

من الجيد أن يكون لديك المزيد من السعة ولكن ضع في اعتبارك دائمًا أنه يتعين علينا الحصول على تردد الإخراج في مكان ما بالقرب من 20 كيلو هرتز.

لذلك قررت استخدام المكثفات غير القطبية WIMA MKS 400VAC 0.33uf. في الواقع ، لم أتمكن من العثور على خشخشة الجهد العالي لهذه المكثفات ، لذا فقد تضخمت مؤخرًا واضطررت إلى استبدالها ببعض المكثفات غير القطبية الأخرى التي يتم تحريكها عند 800 فولت تيار متردد.

هناك اثنان منهم متصلان بالتوازي.

الخطوة 7: المحاثات

نظرًا لأنه من الصعب العثور على محاثات تيار عالية ، فقد قررت أن أبنيها بنفسي. لقد حصلت على بعض اللب الفريت القديم من خردة الكمبيوتر القديمة بالأبعاد التالية:

القطر الخارجي: 30 ملم

ضياء الداخلية: 18 مللي متر

العرض: 13 ملم

ليس من الضروري الحصول على قلب حديدي بحجم دقيق ولكن الهدف هنا هو الحصول على زوج من المحاثات التي يمكن أن توفر محاثة تقارب 100 ميكرو هنري. لذلك استخدمت سلكًا نحاسيًا معزولًا 1.2 مم لتصفية الملفات بحيث يكون لكل منها 30 لفة. يخضع هذا التكوين لإنتاج الحث المطلوب. تأكد من عمل اللفات بإحكام قدر الإمكان نظرًا لعدم وجود فجوة أكبر بين القلب والسلك.

بعد لف المحاثات ، قمت بإزالة الطلاءات المعزولة من طرفي السلك بحيث تكون جاهزة للتوصيل بلحام ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

الخطوة 8: مروحة التبريد

من أجل إزالة الحرارة من الدوائر المتكاملة للترددات (MOSFET) ، قمت بتركيب مروحة بجهد 12 فولت فوق أحواض الحرارة المصنوعة من الألومنيوم باستخدام بعض الغراء الساخن. يتم بعد ذلك توصيل المروحة بأطراف الإدخال بحيث يتم تشغيل المراوح تلقائيًا لتبريد وحدات MOSFET عندما تقوم بتشغيل سخان الحث.

نظرًا لأنني سأقوم بتشغيل هذا السخان الحثي باستخدام مصدر طاقة 15VDC ، فقد أضفت مقاومًا بقوة 10 أوم 2 وات لإسقاط الجهد إلى الحد الآمن.

الخطوة 9: موصلات لفائف الإخراج

لتوصيل ملف الإخراج بدائرة التسخين التعريفي ، قمت بعمل زوج من الفتحات على PCB باستخدام طاحونة زاوية. لقد قمت مؤخرًا بتفكيك موصل XT60 لاستخدام دبابيسه في محطات الإخراج. يتم دفع كل من هذه المسامير داخل الملف النحاسي الناتج.

الخطوة 10: ملف التعريفي

ملف الحث مصنوع من أنبوب نحاسي بقطر 5 مم يستخدم بشكل شائع في مكيفات الهواء والثلاجات. لتصفية ملف الإخراج بشكل مثالي ، استخدمت لفافة من الورق المقوى يبلغ قطرها بوصة واحدة تقريبًا. لقد أعطيت 8 لفات للملف الذي أنشأ عرضًا للملف ليتناسب تمامًا مع موصلات الرصاصة الناتجة.

تأكد من لف الملف بصبر حيث قد ينتهي بك الأمر إلى ثني الأنبوب مما يتسبب في حدوث انبعاج فيه. علاوة على ذلك ، بعد الانتهاء من لف الملف ، تأكد من عدم وجود اتصال بين جدران المنعطفين المتتاليين.

تحتاج لهذا الملف إلى 3 أقدام من الأنابيب النحاسية.

الخطوة 11: مزود الطاقة

لتشغيل هذا السخان التعريفي ، سأستخدم مصدر طاقة للخادم يتم ضبطه لمدة 15 فولت ويمكن أن يوفر ما يصل إلى 130 أمبير من التيار. ولكن يمكنك استخدام أي مصدر بجهد 12 فولت مثل بطارية السيارة أو مصدر طاقة الكمبيوتر.

تأكد من توصيل الإدخال بالقطبية الصحيحة.

الخطوة 12: النتائج النهائية

نظرًا لأنني أقوم بتشغيل هذا السخان الحثي عند 15 فولت ، فإن الكائنات ترسم تيار 0.5 أمبير تقريبًا دون وضع أي شيء داخل الملف. بالنسبة للتشغيل التجريبي ، قمت بإدخال مسمار خشبي وفجأة بدأت الرائحة تشم مثل تسخينها. يبدأ السحب الحالي أيضًا في الزيادة ومع إدخال المسمار بالكامل في الملف يبدو أنه يسحب ما يقرب من 3 أمبير من التيار. في غضون دقيقة واحدة فقط تصبح حمراء ساخنة.

في وقت لاحق ، قمت بإدخال محرك لولبي داخل الملف وقام السخان الحثي بتسخينه إلى درجة حرارة حمراء مع ما يقرب من 5 أمبير من سحب التيار عند 15 فولت والذي يلخص ما يصل إلى 75 واط من التسخين التعريفي.

بشكل عام ، يبدو أن التسخين التعريفي طريقة جيدة لتسخين قضبان حديدية بكفاءة وهو أقل خطورة مقارنة بالطرق الأخرى.

هناك الكثير من الأشياء المفيدة التي يمكن القيام بها باستخدام طريقة التسخين هذه.

إذا أعجبك هذا المشروع ، فلا تنس زيارة قناتي على youtube والاشتراك فيها لمزيد من المشاريع القادمة.

www.youtube.com/channel/UCC4584D31N9RuQ-aE…

يعتبر.

الملك DIY